Back to the topics list

galaktyki

Galaktyka to ogromny zbiór gwiazd, gromad gwiazd, międzygwiezdnego gazu i pyłu oraz ciemnej materii, które są utrzymywane razem przez grawitację. Słowo „galaktyka” pochodzi od greckiego słowa „galaxias”, które oznacza „mleczny”, i odnosi się do naszej własnej galaktyki, Drogi Mlecznej.

Galaktyki pojawiają się na niebie jako ogromne obłoki światła o średnicy tysięcy lat świetlnych. W obserwowalnym wszechświecie istnieje potencjalnie ponad 170 miliardów galaktyk. Niektóre, zwane galaktykami karłowatymi, są bardzo małe i zawierają około 10 milionów gwiazd, podczas gdy inne są ogromne i zawierają około 100 bilionów gwiazd. Grawitacja wiąże gwiazdy razem, więc nie wędrują one swobodnie w przestrzeni. Światło, które widzimy z każdej z tych galaktyk, pochodzi od gwiazd znajdujących się w jej wnętrzu.

Żyjemy na planecie zwanej Ziemią, która jest częścią naszego Układu Słonecznego. Nasz własny układ słoneczny znajduje się w galaktyce. Nasze Słońce jest tylko jedną z ponad 100 miliardów gwiazd w galaktyce zwanej Drogą Mleczną. Wszystkie gwiazdy, które widzimy na nocnym niebie, są częścią Drogi Mlecznej. I podobnie jak nasz układ słoneczny, nasza galaktyka jest w ruchu. Gwiazdy w Drodze Mlecznej krążą wokół centralnego jądra. Sama Droga Mleczna również się porusza. W rzeczywistości wydaje się, że wszystkie galaktyki we wszechświecie oddalają się od siebie z ogromną prędkością.

Rodzaje galaktyk

Galaktyki są oznaczane zgodnie z ich kształtem. Niektóre galaktyki nazywane są „spiralnymi”, ponieważ na niebie wyglądają jak gigantyczne wiatraczki. Galaktyka, w której żyjemy, Droga Mleczna, jest galaktyką spiralną. Niektóre galaktyki nazywane są „eliptycznymi”, ponieważ wyglądają jak płaskie kule. Galaktykę można nazwać „nieregularną”, jeśli tak naprawdę nie ma kształtu.

Schemat klasyfikacji Hubble'a

Każdej galaktyce przypisano literę - E=eliptyczna, S=spiralna, Irr=nieregularna

• Eliptyki otrzymują liczbę opisującą ich okrągłość (0 = kulisty)
• Spirale mają dużą literę B, jeśli są przekreślone, i literę ac

• a = ciasne ramiona spiralne, duże wybrzuszenie, mało kurzu w dysku
• c = luźne ramiona spiralne, małe wybrzuszenie, dużo pyłu w dysku

Przyjrzyjmy się charakterystyce czterech głównych grup galaktyk:

1. Galaktyka spiralna

• Mają wyraźnie spłaszczony spiralny dysk z jasnym środkiem zwanym jądrem.
• Reprezentowane przez literę S i podzielone na cztery podgrupy – S0, Sa, Sb i Sc.-
• Galaktyki S0 mają jasne jądro, ale nie mają ramion spiralnych.
• Galaktyki Sa mają ramiona spiralne ciasno owinięte wokół jądra.
• Ramiona galaktyk Sc są owinięte znacznie luźniej.

Uważa się, że galaktyki spiralne są młodsze niż galaktyki eliptyczne, ponieważ gdy galaktyki spiralne przepalają swój gaz i pył, proces formowania się gwiazd spowalnia, tracą swój spiralny kształt i powoli ewoluują w galaktyki eliptyczne.

Galaktyki S0 są również znane jako galaktyki soczewkowate.

2. Galaktyka spiralna z poprzeczką

• Galaktyka spiralna z poprzeczką jest bardzo podobna do spiralnej z jedną ważną różnicą.
• Ramiona wychodzą spiralnie z prostego paska gwiazd zamiast ze środka.
• Około jedna trzecia wszystkich galaktyk spiralnych ma kształt spirali z poprzeczką.
• Galaktyki spiralne z poprzeczką są reprezentowane przez litery SB i są podzielone na trzy podgrupy zgodnie z rozwartością ramion.
• Te podgrupy są oznaczone jako SBa, SBb i SBc. Galaktyki SBa mają krótką poprzeczkę gwiazd rozciągającą się od środka, podczas gdy galaktyki SBc mają długą, dobrze zdefiniowaną poprzeczkę.

3. Galaktyka eliptyczna

• Galaktyka eliptyczna ma różne kształty, od całkowicie okrągłych do wyjątkowo wydłużonych owali.
• W przeciwieństwie do galaktyk spiralnych nie mają jasnego jądra w swoim centrum.
• Galaktyki eliptyczne są oznaczone literą E i są podzielone na siedem podgrup w zależności od ich kształtu.
• Te podgrupy są oznaczone od E0 do E7. Galaktyki E0 mają prawie okrągły kształt, podczas gdy galaktyki E7 są niezwykle wydłużone lub rozciągnięte.

4. Galaktyka nieregularna

• Galaktyki te nie mają zauważalnego kształtu ani struktury.
• Galaktyki nieregularne dzielą się na dwie klasy. Jestem i IO.
• Galaktyki klasy Im są najpowszechniejsze i wykazują jedynie ślad struktury. Czasami można zobaczyć słabe pozostałości ramion spiralnych.
• Galaktyki klasy IO mają całkowicie chaotyczną formę. Duże i małe Obłoki Magellana są przykładami nieregularnych galaktyk klasy Im.

5. Galaktyka wybuchu gwiazdy

• Niedawno odkryto nowy typ galaktyki, zwany galaktyką „gwiazdotwórczą”.
• W tego typu galaktyce nowe gwiazdy wydają się po prostu „wybuchać” bardzo szybko.

Powstawanie i ewolucja galaktyk

Istnieją dwie wiodące teorie wyjaśniające, w jaki sposób powstały pierwsze galaktyki.

Mówi się, że galaktyki powstały, gdy ogromne obłoki gazu i pyłu zapadły się pod własnym przyciąganiem grawitacyjnym, umożliwiając powstawanie gwiazd.

Drugi mówi, że młody wszechświat zawierał wiele małych „bryłek” materii, które zlepiały się razem, tworząc galaktyki. Kosmiczny Teleskop Hubble'a sfotografował wiele takich brył, które mogą być prekursorami współczesnych galaktyk. Zgodnie z tą teorią większość wczesnych dużych galaktyk była spiralami. Ale z biegiem czasu wiele spiral połączyło się, tworząc eliptyczne.

Proces powstawania galaktyk nie został zatrzymany. Nasz wszechświat wciąż ewoluuje. Małe galaktyki są często pożerane przez większe. Droga Mleczna może zawierać pozostałości kilku mniejszych galaktyk, które pochłonęła podczas swojego długiego życia. Droga Mleczna już teraz trawi co najmniej dwie małe galaktyki i może przyciągnąć inne w ciągu następnych kilku miliardów lat.

Czym są zderzające się galaktyki?

Kiedy dwie lub więcej galaktyk znajdzie się wystarczająco blisko siebie, siły grawitacyjne przyciągną galaktyki do siebie. To przyciąganie grawitacyjne wzrasta, gdy galaktyki zbliżają się do siebie. Galaktyki mogą przechodzić obok siebie lub zderzać się.

Galaktyki Antennae są przykładem dwóch spiral, które są w trakcie zderzenia. Efektu końcowego nie zobaczymy za naszego życia, ponieważ proces ten trwa setki milionów lat.

Czasami mniejsze galaktyki pogrążają się w większych galaktykach. Ten rodzaj zderzenia powoduje efekt falowania, jak kamień wrzucony do stawu. Galaktyka Cartwheel jest przykładem tego typu kolizji. Zewnętrzny pierścień niebieskich gwiazd w tej galaktyce wskazuje na falowanie formowania się gwiazd w wyniku zderzenia.

Droga Mleczna i Andromeda to przykłady dwóch galaktyk spiralnych, które mogą ostatecznie zderzyć się (za około 5 miliardów lat).

Fuzje galaktyk mogą trwać od kilkuset milionów do kilku miliardów lat. Mogą wywoływać intensywne wybuchy nowych gwiazd, a nawet tworzyć gigantyczne czarne dziury.

droga Mleczna

Galaktyka Drogi Mlecznej jest naszą macierzystą galaktyką we wszechświecie. Nasz układ słoneczny — obejmujący Słońce, Ziemię i siedem innych planet — jest częścią tej galaktyki, zwanej Drogą Mleczną. Droga Mleczna zawiera setki miliardów gwiazd podobnych do naszego Słońca. Wszystkie gwiazdy i planety, które widzisz, są częścią galaktyki Drogi Mlecznej. Naszym najbliższym sąsiadem jest Proxima Centauri. Znajduje się około 4,2 lat świetlnych od Ziemi. Ziemia znajduje się mniej więcej w połowie drogi między środkiem Drogi Mlecznej a jej zewnętrzną krawędzią.

Rotacyjne centrum Drogi Mlecznej jest znane jako Centrum Galaktyki i znajduje się około 26 000 lat świetlnych od Ziemi w kierunku konstelacji Strzelca, Wężownika i Skorpiona.

Droga Mleczna to grupa około 50 galaktyk zwana Grupą Lokalną. Największe i najbardziej masywne galaktyki w Grupie Lokalnej to Droga Mleczna, Andromeda i Galaktyka Trójkąta. Każda z tych galaktyk ma zbiór otaczających je galaktyk satelitarnych.

Galaktyka Andromedy jest najbliższą galaktyką Drogi Mlecznej i znajduje się w odległości około 2 milionów lat świetlnych. Droga Mleczna zderzy się z galaktyką Andromedy za około 5 miliardów lat.

Części Drogi Mlecznej

1. Dysk galaktyczny – tutaj znajduje się większość z ponad 200 miliardów gwiazd Drogi Mlecznej. Dysk galaktyczny składa się z następujących części:

• Jądro jest środkiem dysku.
• Wybrzuszenie to obszar wokół jądra, w tym bezpośrednie obszary powyżej i poniżej płaszczyzny dysku
• Ramiona spiralne rozciągają się na zewnątrz od środka. Nasz Układ Słoneczny znajduje się w jednym ze spiralnych ramion Drogi Mlecznej.

2. Gromady kuliste – kilkaset z nich jest rozproszonych nad i pod dyskiem. Gwiazdy tutaj są znacznie starsze niż te w dysku galaktycznym.

3. Halo – Duży, ciemny obszar otaczający całą galaktykę. Składa się z gorącego gazu i prawdopodobnie ciemnej materii. Większość masy galaktyki znajduje się w jej zewnętrznych częściach (takich jak halo), gdzie jest mało światła emitowanego przez gwiazdy lub gazy.

Wielki Obłok Magellana

Wielki Obłok Magellana (LMC) to satelitarna galaktyka karłowata Drogi Mlecznej, która jest jedną z najbliższych galaktyk względem Ziemi. Znajduje się w odległości około 163 000 lat świetlnych od Ziemi. Wraz z towarzyszącą mu galaktyką karłowatą, Małym Obłokiem Magellana, LMC jest widoczny jako słaby obłok na niebie półkuli południowej. Leży na granicy konstelacji Dorado i Mensy. Droga Mleczna zużywa gaz płynący z Obłoków Magellana. Ostatecznie te dwie mniejsze galaktyki mogą zderzyć się z Drogą Mleczną. Zarówno LMC, jak i SMC mają obszary gwiazdotwórcze, a LMC było miejscem spektakularnej eksplozji supernowej w 1987 roku.

Galaktyka Andromedy

Galaktyka Andromedy to największa galaktyka położona najbliżej Drogi Mlecznej. Nazwa tej galaktyki pochodzi od konstelacji Andromedy. Jest również znany jako Messier 31 lub M31. Ta spiralna galaktyka znajduje się w odległości 2,5 miliona lat świetlnych od naszej galaktyki. Jest największą w grupie lokalnej lub gromadzie lokalnej, ale nie jest największą galaktyką w ogóle.

Uważa się, że galaktyka ta powstała między 5 a 9 miliardami lat temu, kiedy dwie mniejsze galaktyki zderzyły się i połączyły.

Astronomowie wykorzystują tę galaktykę do zrozumienia pochodzenia innych takich galaktyk, ponieważ jest ona najbliższa naszej planecie. Jest to najdalszy obiekt, jaki można dostrzec gołym okiem człowieka.

Galaktyka Andromedy była kiedyś klasyfikowana jako mgławica. Ma różne galaktyki satelitarne, w tym 14 galaktyk karłowatych. Długość tej galaktyki wynosi około 260 000 lat świetlnych.

Galaktyka Andromedy zbliża się do nas z prędkością od 100 do 140 kilometrów na sekundę. Z biegiem czasu Galaktyka Andromedy i Droga Mleczna zbliżają się coraz bardziej. Astronomowie uważają, że te dwie galaktyki połączą się za około 5 miliardów lat.

Efekt Dopplera i przesunięcie ku czerwieni

Efekt Dopplera to pozorna zmiana częstotliwości lub długości fali, która jest postrzegana przez obserwatora poruszającego się względem źródła fal.

Zbliżające się źródła światła wykazują przesunięcie ku czerwieni, a oddalające się źródła światła wykazują przesunięcie ku czerwieni.

Kiedy gwiazdy oddalają się od innych gwiazd lub obiektów z przyspieszeniem, jest to przesunięcie ku czerwieni.

Kiedy gwiazda zbliża się do Ziemi, jej fale świetlne ulegają kompresji. To powoduje, że ciemne linie w widmie przesuwają się w kierunku niebiesko-fioletowego końca widma. Oznacza to, że astronomiczne źródło światła (gwiazda lub galaktyka) zbliża się do Ziemi.

Hubble wykorzystał efekt Dopplera dla światła do pomiaru prędkości, z jaką gwiazdy i galaktyki zbliżają się do nas lub oddalają. Odkrył, że wszystkie galaktyki poza Grupą Lokalną wykazują przesunięcie ku czerwieni w swoich widmach, co oznacza, że muszą oddalać się od Ziemi. Jeśli wszystkie galaktyki spoza Grupy Lokalnej oddalają się od Ziemi, to cały wszechświat musi się rozszerzać.

Prawo Hubble'a

Prawo Hubble'a to astronomiczne stwierdzenie, że galaktyki oddalają się od siebie, a prędkość, z jaką się oddalają, jest proporcjonalna do ich odległości. Prowadzi to do obrazu rozszerzającego się wszechświata i poprzez ekstrapolację wstecz w czasie, do teorii Wielkiego Wybuchu.

Teoria wielkiego podrywu

Wiodąca teoria dotycząca powstania wszechświata nazywa się teorią Wielkiego Wybuchu. Zgodnie z tą teorią około 13,7 miliarda lat temu wszechświat zaczął się od ogromnej eksplozji. Cały wszechświat zaczął rozszerzać się wszędzie w tym samym czasie.